曾睿林

我國是世界上生豬生產(chǎn)和消費(fèi)大國，高架床養(yǎng)豬是目前業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的養(yǎng)豬模式。

高架床豬舍上層養(yǎng)豬，下層存放豬糞尿，豬糞尿會通過水泥板或彈性螺紋鋼筋縫隙掉落到下層，從而讓欄舍保持干凈衛(wèi)生，免去了為生豬、豬舍沖水的環(huán)節(jié)，減少了90%以上豬糞尿的排放。由于豬糞尿沒有沖水稀釋，于是我設(shè)計(jì)了“高架床豬場有機(jī)肥智能發(fā)酵裝置”，目的是想通過智能控制與微生物發(fā)酵技術(shù)，把豬糞尿轉(zhuǎn)化為綠色無害的生物有機(jī)肥，將污染物變成寶貴資源，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和食品衛(wèi)生提供有力保障。

如圖1所示，此養(yǎng)豬高架床包括上層的豬圈、中間的承重墻和支柱、下層的發(fā)酵池、不銹鋼軌道、旋耕車輪、電動旋耕機(jī)構(gòu)、平整挖掘機(jī)械臂、電機(jī)及控制系統(tǒng)，以及遙控器。下層發(fā)酵池內(nèi)有由專用微生物菌群、鋸末、糠粉等組成的填料。當(dāng)上層生豬的糞尿經(jīng)漏糞板排至發(fā)酵池后，機(jī)械臂會對其噴灑糠粉、菌液，管理員可通過控制排氣扇，調(diào)整溫度和濕度，使發(fā)酵池達(dá)到最佳的微生物發(fā)酵條件。豬糞尿邊積聚邊發(fā)酵，當(dāng)豬糞尿積聚到一定厚度，傳感器檢測到其已發(fā)酵成熟，主控制器就會指揮機(jī)械臂翻耕、平整發(fā)酵池中的填料。當(dāng)豬糞尿全部發(fā)酵成熟后，填料與豬糞尿就變成了綠色環(huán)保的有機(jī)肥產(chǎn)品。此時，主控板會指揮機(jī)械臂和挖斗把有機(jī)肥鏟至小車?yán)锘蚱л喩?，運(yùn)至倉庫中備用。

圖2所示是具有翻堆功能的電動旋耕機(jī)構(gòu)，它由壓縮空氣進(jìn)氣管、空氣出孔、不銹鋼旋耕葉輪、電纜及電機(jī)、旋耕車輪等組成。本機(jī)構(gòu)除可對糞堆進(jìn)行翻耕外，還可以增加發(fā)酵糞堆的氧氣含量，降低糞堆溫度。

圖3所示是挖肥和平整機(jī)構(gòu)，它由控制機(jī)構(gòu)1，鉸接軸2，回轉(zhuǎn)軸3，滾動輪4，操作桿5，挖斗6，前臂7，后臂8，具有伸縮功能的液壓缸9、10、11，能增加濕度并消除臭味的微生物溶液噴霧口12，能降低濕度的米糠或鋸末噴吹口13和無線接口14等組成。

本挖肥與平整機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂為五自由度，機(jī)械臂上裝有傳感器，可測量不同位置堆肥物料的深度，不同位置不同深度堆肥物料的溫度、含水率、氧飽和度、pH值等指標(biāo)。管理員可以通過操作桿進(jìn)行人工操作，也可以利用手機(jī)或遙控器進(jìn)行無線操作，無線操作距離可達(dá)100米。管理員還可以利用翻耕噴氣機(jī)構(gòu)、噴霧或噴糠口調(diào)整糞渣溫度、濕度和發(fā)酵程度，抑制氨氣和硫化氫等有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。在控制機(jī)構(gòu)引導(dǎo)下，當(dāng)糞渣腐熟成為合格的有機(jī)肥之后，挖肥與平整機(jī)構(gòu)可以完成平整糞渣堆、挖出發(fā)酵成熟的有機(jī)肥等工作。

控制機(jī)構(gòu)包括硬件和軟件兩部分。圖4所示為智能控制機(jī)構(gòu)，由開源硬件Makeblock控制器、繼電器、傳感器、電磁閥及各種接口組成。其中，輸入部分包括藍(lán)牙傳感器、手機(jī)觸摸屏、溫濕度傳感器、氧氣傳感器、pH值傳感器、USB接口等；輸出部分包括機(jī)械臂控制器、平整電機(jī)控制器、空壓機(jī)控制閥與糠粉噴霧控制閥等。Makeblock控制器通過動力線路與繼電器及各機(jī)構(gòu)的動力裝置連接并控制其動作?？刂品譃槭謩涌刂坪瓦b控兩種形式，可以利用智能手機(jī)通過藍(lán)牙進(jìn)行遙控。

智能控制機(jī)構(gòu)軟件采取Makeblock的圖形化編程設(shè)計(jì)，該程序工作流程如圖5所示。

此有機(jī)肥智能發(fā)酵裝置是針對高架床養(yǎng)豬產(chǎn)生的高濃度豬糞尿的污染問題設(shè)計(jì)的。由于應(yīng)用了多傳感器，能夠精確控制豬糞尿發(fā)酵過程的溫濕度、pH值，所以有機(jī)肥腐熟程度高；自動平整翻耕出料機(jī)構(gòu)和自動控制機(jī)構(gòu)的綜合運(yùn)用，極大地降低了人工成本，提高了生產(chǎn)效能。與傳統(tǒng)欄舍相比，采用了該裝置的豬舍衛(wèi)生條件更好，生豬疾病更少，長膘更快、成活率更高。高架床養(yǎng)豬還可以增加50%的飼養(yǎng)密度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化，節(jié)省飼料和人工費(fèi)，提高養(yǎng)殖效益，具有很好的應(yīng)用前景。

（指導(dǎo)教師 段家鐵 編 輯 白 鳥）